超微小エアロゾルの革新的捕集法の開発と応用に基づく新粒子生成時の化学的動態解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03355
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 松木 篤 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90505728)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 大気エアロゾル / 新粒子生成 / ナノ粒子 / 雲凝結核

Outline of Annual Research Achievements

大気エアロゾルの重要な発生プロセスである新粒子生成（NPF）は、最終的に雲凝結核の濃度を決定付け、地球の気候に影響を与える。しかし、NPFによって生成間もないナノ粒子（直径：数nm～100nm）の化学組成は、その質量の小ささから捕集および化学分析が極めて難しく、十分に理解されていない。そこで本研究では、①ナノサイズの大気エアロゾルを粒径ごとに細かく分級し、かつ高効率で採集できる新たな装置を開発し、②東アジアの様々な地域に起源を持つ空気塊が観測できる能登半島先端を観測フィールドとして、実大気中で起こる新粒子生成（NPF）の観測に応用することを目的としている。
令和２年度は、本研究計画で開発したナノ粒子の高時間分解能測定法のさらなる改良、最適化を目的として、タイプの異なる表面増強ラマン効果（SERS）基盤の応用可能性や基盤の酸化が検出感度に与える影響などを検証した。また、昨年度に引き続き、観測フィールドである能登大気観測スーパーサイトにおいて、新規測定法の実大気エアロゾルへの応用、解析を行った。実大気中のナノ粒子（直径：20nm～100nm）をさらに細かく分級採集、分析した結果、現地で従来法により観測されているエアロゾル特性（エアロゾルの吸湿特性から間接的に推察される化学組成）との比較検証においても整合的な結果が得られるなど、従来法では計測不可能とされていたような（直径：40nm以下）の粒径範囲や大気中濃度におけるナノ粒子の化学組成変化の追跡にも応用できることを示した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア工科大学/ADI社(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: カリフォルニア工科大学/ADI社
• [Int'l Joint Research] 香港城市大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 香港城市大学
• [Journal Article] Direct measurement of adhesion force of individual aerosol particles by atomic force microscopy (2020)
  • Author(s): Ono, K., Mizushima, Y., Furuya, M., Kunihisa, R., Tsuchiya, N., Fukuma, T., Iwata, A., Matsuki, A.
  • Journal Title: Amosphere Volume: 11 Pages: 489
  • DOI: 10.3390/atmos11050489
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The effects of operating parameters on the morphology, and the SERS of Cu NPs prepared by spark discharge deposition (2020)
  • Author(s): El-Aal, M.A., Seto, T., Matsuki, A.
  • Journal Title: Appl. Phys. A Volume: 126 Pages: 572
  • DOI: 10.1007/s00339-020-03762-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Investigation of the wet removal rate of black carbon in East Asia: validation of a below- and in-cloud wet removal scheme in FLEXible PARTicle (FLEXPART) model v10.4 (2020)
  • Author(s): Choi, Y., Kanaya, Y., Takigawa, M., Zhu, C., Park, S.-M., Matsuki, A., Sadanaga, Y., Kim, S.-W., Pan, X., Pisso, I.
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 20 Pages: 13655-13670
  • DOI: 10.5194/acp-20-13655-2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comparative Analysis of PM2.5-Bound Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), Nitro-PAHs (NPAHs), and Water-Soluble Inorganic Ions (WSIIs) at Two Background Sites in Japan. (2020)
  • Author(s): Yang, L., Zhang, L., Zhang, H., Zhou, Q., Zhang, X., Xing, W., Takami, A., Sato, K., Shimizu, A., Yoshino, A., Kaneyasu, N., Matsuki, A., Hayakawa, K., Toriba, A., Tang, N.
  • Journal Title: Int. J. Environ. Res. Public Health Volume: 17 Pages: 8224
  • DOI: 10.3390/ijerph17218224
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Application of Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) on the atmospheric aerosol research (2021)
  • Author(s): Kunihisa, K., Iwata, A., Gen, M., Chan, C. K., Matsuki, A.
  • Organizer: Seminar at School of Civil and Environmental Engineering, Pusan National University, Korea
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Application of Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) on atmospheric aerosol research (2021)
  • Author(s): Kunihisa, K., Kanai, R., Iwata, A., Gen, M., Chan, C. K., Matsuki, A.
  • Organizer: The 8th Prince of Songkla University?Kanazawa University Joint Workshop (8th PSU-KZU-JWS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 能登半島におけるエアロゾル粒径分布の経年変化 (2021)
  • Author(s): 久保田誠史・表野宏之・岩本洋子・鶴丸央・アレッシア・ニコシア・松木篤
  • Organizer: 東京理科大学研究推進機構総合研究院大気科学研究部門 第５回成果報告会
• [Presentation] Long-term measurements of aerosol physical properties in the Noto Peninsula (2020)
  • Author(s): Kubota, S., Nicosia, A., Iwamoto, Y., Kaneyasu, N., Iwata, A., Tsurumaru, H., Matsuki, A.
  • Organizer: JpGU-AGU Joint meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of wet removal rate of black carbon in East Asia: A perspective from airmass pathways (2020)
  • Author(s): Choi, Y.-J., Kanaya, Y., Takigawa, M., Zhu, C., Park, S.-M., Matsuki, A., Sadanaga, Y., Kim, S.-W., Pan, X.
  • Organizer: JpGU-AGU Joint meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Application of SERS on the chemical speciation of individual nanoparticles (2020)
  • Author(s): Kunihisa, R., Iwata, A., Gen, M., Chan, C. K., Matsuki, A.
  • Organizer: JpGU-AGU Joint meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 原子間力顕微鏡を用いた個別エアロゾル粒子の付着力直接測定法 (2020)
  • Author(s): 大野耕平・水島悠希・古家正規・國久亮太・土屋 望・福間剛士・岩田歩・松木篤
  • Organizer: 第37 回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 大気エアロゾルの磁気特性と新たな大気汚染指標としての応用可能性 (2020)
  • Author(s): 土屋望・加藤祥生・松木篤・川崎一雄
  • Organizer: 第37 回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 原子間力顕微鏡を用いた個別エアロゾル粒子の付着力測定法の開発と大気エアロゾルへの応用 (2020)
  • Author(s): 大野耕平・水島悠希・古家正規・國久亮太・土屋望・福間剛士・岩田歩・松木篤
  • Organizer: 第25回大気化学討論会
• [Presentation] 長石の鉱物学的特性と氷晶核能との関連性 (2020)
  • Author(s): 田所耕平, 岩田歩, 伊藤康平, 水上知行, 松木篤
  • Organizer: 第25回大気化学討論会
• [Presentation] 能登半島珠洲でのVOC長期測定 (2020)
  • Author(s): 矢田茂久・Hon-Lam-Hong Sandra・加藤俊吾・定永靖宗・松木篤
  • Organizer: 第25回大気化学討論会
• [Presentation] Lung deposited surface area concentrations of atmospheric particles at three observatories in Japan (2020)
  • Author(s): Kurihara, K., Iwata, A., Kiriya, M., Yoshino, A., Takami, A., Seto, T., Matsuki, A., Hayashi, M., Hara, K., Nishita, C., Funato, K., Inoue, K., Okuda, T.
  • Organizer: European Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 代表者の研究室webページ
  • URL: http://www.thecloudmaker.info/